論文の概要: Overhead-constrained circuit knitting for variational quantum dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.07857v2
• Date: Mon, 18 Mar 2024 19:28:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-21 00:40:38.434816
• Title: Overhead-constrained circuit knitting for variational quantum dynamics
• Title（参考訳）: 可変量子力学のためのオーバーヘッド拘束回路編み
• Authors: Gian Gentinetta, Friederike Metz, Giuseppe Carleo,
• Abstract要約: 回路編み込みを用いて、大きな量子システムを小さなサブシステムに分割し、それぞれを別々のデバイスでシミュレートすることができる。 長径ゲートを切断することで回路深度を低減するために,同じ手法が利用できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Simulating the dynamics of large quantum systems is a formidable yet vital pursuit for obtaining a deeper understanding of quantum mechanical phenomena. While quantum computers hold great promise for speeding up such simulations, their practical application remains hindered by limited scale and pervasive noise. In this work, we propose an approach that addresses these challenges by employing circuit knitting to partition a large quantum system into smaller subsystems that can each be simulated on a separate device. The evolution of the system is governed by the projected variational quantum dynamics (PVQD) algorithm, supplemented with constraints on the parameters of the variational quantum circuit, ensuring that the sampling overhead imposed by the circuit knitting scheme remains controllable. We test our method on quantum spin systems with multiple weakly entangled blocks each consisting of strongly correlated spins, where we are able to accurately simulate the dynamics while keeping the sampling overhead manageable. Further, we show that the same method can be used to reduce the circuit depth by cutting long-ranged gates.
• Abstract（参考訳）: 巨大量子系の力学をシミュレーションすることは、量子力学現象のより深い理解を得るための決定的かつ重要な追求である。 量子コンピュータはそのようなシミュレーションを高速化する大きな可能性を秘めているが、その実用化は依然として限られたスケールと広範に広まる騒音によって妨げられている。 そこで本研究では,大規模な量子系を個別のデバイスでシミュレート可能な小さなサブシステムに分割する回路編み機を用いて,これらの課題に対処する手法を提案する。 システムの進化は、予測された変分量子力学(PVQD)アルゴリズムによって制御され、変分量子回路のパラメータの制約が補われ、回路編み方式によって課されるサンプリングオーバーヘッドが制御可能であることを保証する。 我々は,複数の弱い絡み合ったブロックを持つ量子スピン系上で,強く相関したスピンからなる量子スピン系上で実験を行い,サンプリングのオーバーヘッドを管理しつつ,ダイナミックスを正確にシミュレートできることを示した。 さらに,長径ゲートを切断することで回路深度を低減できることを示す。

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